Действие электрического тока на организм

Общие положения. Термины и определения

Электробезопасность – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля, статического и атмосферного электричества.

Вопросы элекробезопасности изучаются студентами РГУПС в дисциплинах «Безопасность жизнедеятельности» и «Электробезопасность».

Для выполнения лабораторных работ используются 2 стенда конструкции РИИЖТ.

В соответствии с действующими «Правилами устройства электроустановок» [1] в области элекробезопасности используются следующие термины и определения:

Электроустановки – это совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования в другой вид энергии (генераторы; трансформаторы; электродвигатели; распределительные устройства; щиты распределительные, управления и релейные; устройства релейной защиты и кабельные линии электропередач);

- Глухозаземленная нейтраль (Т) – нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству;

- Изолированная нейтраль (I) – нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных устройств;

- Проводящая часть - часть, которая может проводить электрический ток;

- Токоведущая часть - проводящая часть электроустановки, находящаяся в процессе ее работы под рабочим напряжением, в том числе нулевой рабочий проводник (N);

- Открытая проводящая часть - доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции;

- Прямое прикосновение - электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением;

- Косвенное прикосновение - электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции;

- Защита от прямого прикосновения - защита для предотвращения прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

- Защита при косвенном прикосновении - защита от поражения электрическим током при прикосновении к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением при повреждении изоляции.

- Заземлитель – проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду;

- Искусственный заземлитель - заземлитель, специально выполняемый для целей заземлении;

- Естественный заземлитель - сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемую для целей заземления;

- Заземляющий проводник - проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем;

- Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников;

- Зона растекания (локальная земля) - зона между заземлителем и зоной нулевого потенциала (электрический потенциал принимается равным нулю);

- Напряжение на заземляющем устройстве - напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала;

- Напряжение прикосновения - напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного;

- Сопротивление заземляющего устройства - отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю;

- Заземление - преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети электроустановки или оборудования с заземляющим устройством;

- Защитное заземление - заземление, выполняемое в целях электробезопасности;

- Рабочее (функциональное) заземление - заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях элекробезопасности);

- Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ – преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности;

- Защитный (РЕ) проводник - проводник, предназначенный для целей электробезопасности;

- Защитный заземляющий проводник - защитный проводник, предназначенный для защитного заземления;

- Нулевой защитный проводник (РЕ) - защитный проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для присоединения открытых проводящих частей к глухозаземленной нейтрали источника питания;

- Нулевой рабочий (нейтральный) проводник (N) - проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников и соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора и трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в сетях постоянного тока;

– Совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий (РЕN) проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ, совмещающие функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников;

Для электроустановок напряжением до 1 кВ в соответствии с [1] приняты обозначения:

– Система TN – система, в которой нейтраль источника питания глухозаземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;

– Системы TN – C– система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении;

– Система TN – S – система TN, в котором нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении;

– Системы TN – C – S – система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой- то ее части, начиная от источника питания;

– Система IТ – система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли, а открытые проводящие части электроустановки заземлены.

В обозначениях системы буквы имеют следующие значения:

– T – заземленная нейтраль;

– I – изолированная нейтраль;

Вторая буква – состояние открытых проводящих частей относительно земли:

– T – открытые проводящие части заземлены;

– N – открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания;

– S – нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;

– C – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (РЕN проводник).

Действие электрического тока на организм

Человека

Действие электрического тока на живую ткань, в отличие от других материальных факторов, носит своеобразный и разносторонний характер. Проходя через организм, ток производит термическое и электролитическое действия, являющиеся обычными физико-химимическими процессами, присущими как живой, так и неживой материи; электрический ток производит и биологическое действие, которое является особым специфическим процессом, свойственным лишь живой ткани.

Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга, других органов, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства.

Электролитическое выражается в разложении органической жидкости, в том числе и крови, что вызывает значительные нарушения их физико-химического состава.

Биологическое проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а так же в нарушении биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями.

Электрический ток, проходя через организм, раздражает живые ткани, вызывая в них ответную реакцию возбуждения, являющегося одним из основных физиологических процессов и характеризующегося тем, что живые образования переходят из состояния относительного физиологического покоя в состояние специфической для них деятельности.

Так, если электрический ток проходит через мышечную ткань, то возбуждение, обусловленное раздражающим действием тока, появляется в виде непроизвольного сокращения мышц. Это прямое или непосредственное действие тока на ткани. Может быть не только прямое, но и рефлекторное, то есть через центральную нервную систему. Таким образом, ток может вызывать возбуждение в тех тканях, которые не лежат на его пути.

Электрический ток, проходя через тело человека, вызывает раздражение рецепторов – особых клеток, имеющихся в большом количестве во всех тканях организма и обладающих высокой чувствительностью к возбуждению факторами внешней и внутренней среды.

Раздражение рецепторов приводит в возбуждение находящиеся возле них чувствительные нервные окончания, от которых волна возбуждения в виде нервного импульса передается со скоростью 27 м/с по нервным путям в центральную нервную систему (то есть в спиной и головной мозг).

В переработанном виде нервный импульс, как команда, идет к центральной нервной системе к рабочим органам – мышцам, железам, сосудам, которые могут находиться вне зоны прохождения тока.

При обычных естественных раздражениях рецепторов центральная нервная система обеспечивает целесообразную ответную деятельность соответствующих органов тела. В случае же раздражения электрическим током центральная нервная система может подать нецелесообразную исполнительную команду, что может привести к серьезным нарушениям деятельности жизненно важных органов, в том числе сердца и легких, даже если эти органы не лежат на пути протекания тока. В живой ткани, в первую очередь – в мышцах, в том числе в сердечной мышце, а так же в центральной и периферической нервной системе постоянно возникают электрические потенциалы – биопотенциалы, которые связаны с возникновением и распространением процесса возбуждения. Внешний ток, взаимодействуя с биотоками, может нарушить нормальный характер воздействия их на ткани и органы человека, подавить биотоки и вызвать специфические расстройства в организме.

При протекании электрического тока могут возникать электротравмы:

Местные – когда возникает местное повреждение организма.

Общие (электрические удары) – когда поражается весьорганизм из-за нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем.

20 % – местные электротравмы;

25 % – электрические удары;

55 % – смешанные травмы (местные + электрический удар).

Местная электротравма – ярко выраженное местное нарушение целостности ткани тела, в том числе костных тканей электрическим током или электрической дугой. Чаще всего это поверхностные повреждения, то есть поражение кожи, а иногда других мягких тканей, а также связок и костей.

Опасность местных травм и сложность лечения обусловливается характером и степенью повреждения тканей, а также реакцией организма на это повреждение. Обычно местные травмы излечиваются, но иногда человек погибает (ожоги).

Характерные местные травмы: электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия.

Структура 75 % местных электротравм:

Электрические ожоги – 40 %,

Электрические знаки – 7 %,

Металлизация – 3 %,

Механические повреждения – 0,5 %,

Электроофтальмия – 1,5 %,

Смешанные травмы (ожоги с другими мастными травмами) – 23 %.

Электрический ожог – около 85 % ожогов приходится на электромонтеров.

Ожоги – токовый (контактный) – дуговой (электрическая дуга).

Токовый возникает в установках напряжением U <1–2 кВ.

Контактный ожог является следствием преобразования энергии электрического тока, проходящего через пораженные участки, в тепловую. Такой ожог тем более опасен, чем больше ток, время его прохождения и электрическое сопротивление пораженного участка.

При таких ожогах напряжение и ток невелики (доли ампера или нескольких ампер). Но в месте контакта с токовой частью возникает большая плотность тока, здесь же имеет место и большое сопротивление кожи.

Токовый ожог является чаще всего ожогом кожи, реже поражаются подкожные ткани.

Токи высокой частоты при контактных ожогах вызывают тяжелые повреждения внутренних органов (кожа может иметь незначительные повреждения).

Контактные ожоги чаще всего I, II степени, реже III, IV (при напряжении больше 380 В).

Дуговой ожог в установках 6–10 кВ является следствием случайных коротких замыканий (при работе под напряжением на щитах и сборках до 1000 В, при измерениях переносными приборами (токоизмеряющие клещи) в установках напряжение больше 1кВ). В установках больше 10 кВ дуга возникает при ошибочных операциях с коммутационными аппаратами (при отключении разъединителя под нагрузкой).

В этом случае дуга перебрасывается на человека, через него проходит большой ток (несколько ампер и даже десятков ампер) – поражение тяжелое, смерть. Дуговые ожоги – 25 %.

Электрические знаки, резко очерченные пятна серого или бледно – желтого цвета, размеры 1–5 мм с углублением в центре. Знаки могут быть в виде царапин, кровоизлияний в кожу, иметь форму токоведущей части. Пораженный участок кожи затвердевает подобно мозоли, поверхность сухая, невоспаленная. Затем верхний слой кожи сходит и кожа эластичная.

Металлизация – при коротком замыкании, отключении разъединителя. Мельчайшие брызги расплавленного металла под действием возникших динамических сил и теплового потока разлетаются с большой скоростью. Частички обладают высокой температурой, но имеют малый запас тепла, не способны прожечь одежду, поэтому поражаются открытые участки кожи. Как правило, все проходит.

Механические повреждения являются следствием непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока (разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов и нервных тканей). Механические повреждения возникают при длительном прохождении в установках напряжением меньше 380 В и вызывают серьезные травмы.

Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз – роговицы и конъюктивы (слизистой оболочки, покрывающей глазное яблоко) в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, которые энергично поглощаются клетками организма и вызывают в них химические изменения. Дуга является источником интенсивного излучения не только видимого света, но и ультрафиолетовых, инфракрасных лучей.

Инфракрасные лучи вредны для глаз, но лишь при интенсивном и длительном облучении. В случае кратковременной дуги основным воздействующим фактором являются ультрафиолетовые лучи.